Виды инструментальных материалов

1. Получение глинозема из руд.
2. Получение алюминия из глинозема.
3. Рафинирование алюминия.

Алюминий  выпускается в виде следующих  марок:

1. алюминий особой чистоты А999
2. алюминий высокой чистоты А995,А95,А99,А97
3. алюминий технической чистоты А85,А8,А7,А6,А5,А0.

В качестве литейных сплавов на основе алюминия применяют сплавы литейные и деформируемые.

    Литейные  сплавы применяют для фасонного  литья. Более широкое применение получили сплавы алюминия с кремнием. Они получили название силумины. 
 

    Деформируемые алюминиевые сплавы поступают к  потребителю в виде полуфабрикатов. Такие сплавы носят название дюралюминий.

      

    Виды  инструментальных материалов.

    Основные  свойства инструментальных материалов:

1. Твердость режущих инструментов больше твердости обрабатываемого материала.
2. Прочность.
3. Вязкость.
4. Износостойкость.
5. Красностойкость.

    Этим  требованиям удовлетворяют:

    Углеродистые  стали. Они содержат от 0,7до 1,4% углерода. Бывают качественные и высококачественные стали, что указывает буква А в конце маркировки (У10,У10А). Число 10 показывает содержание углерода в десятых долях процента.

    Свойства  сталей этой группы:

1. невысокая твердость HRC 60-62
2. Красностойкость 200-250 C
3. хорошо обрабатываются резанием и деформируются
4. низкая скорость резания – 15-18м\мин
5. низкая прокаливаемость – 10-12 мм.

    Эти стали применяются для изготовления мелкого режущего инструмента.

    Свойства  легированных сталей:

1. повышение вязкости, прокаливаемости, уменьшение деформации и появления трещин после закалки
2. скорость резания – 15-25 м\мин
3. твердость HRC 62-64
4. красностойкость 250-300 C.

    Применение. Инструменты готовят больших  размеров, более сложных форм.

    Быстрорежущие стали.

    Основные  свойства.

1. высокая красностойкость 600-630 С
2. HRC 62-65
3. Повышенная износостойкость
4. Скорость резания до 80 м\мин.

    Недостаток: плохо обрабатывается. Основной легирующий элемент вольфрам.

    Р12 – до 1% углерода, 12% вольфрама.

    Р6М5 – до 1% углерода, 6% вольфрама, 5% молибдена.

    Р9К10 – до 1% углерода, 9% вольфрама, 10% кобальта.

    Применяют для изготовления сложнофасонных инструментов (для нарезания резьб, зубьев). 

    Кобальтовые быстрорежущие стали (Р9К10).

    Их  применяют для обработки труднообрабатываемых коррозионностойких и жаропрочных сталей в условиях выбраций при прерывистом резании, при минимальном СОЖ.

    Ванадиевые  быстрорежущие стали (Р9Ф5).

    Применяют для инструментов чистовой обработки, но при стружках небольшого сечения.

    Вольфрамомолибденовые стали (Р9М4).

    Используют  для изготовления инструментов, работающих в условиях черновой обработки (для  изготовления долбяков). 

                  

               Твердые сплавы.

    Это материалы, состоящие из высокотвердых  и тугоплавких карбидов вольфрама, титана, тантала, соединенные металлической  связкой, т.е. кобальтом.

    Применяют их в виде пластин.

1. высокая износостойкость и красностойкость (800-1000 С)
2. высокая твердость HRC 86-92
3. высокая скорость до 800 м\мин.

Недостатки - недостаточная пластичность.

    Виды  твердых сплавов.

1. Вольфрамокобальтовые (ВК2, ВК3, ВК6). Цифры после буквы К показывает содержание кобальта в процентах, остальное карбиды вольфрама. ВК2 – 2% кобальта, 98% карбида вольфрама. Применяют для обработки чугуна, пластмасс и т.п.
2. Титановольфрамокобальтовые (Т15К6, Т5К10). Т15К6 – 6% кобальта, 15% карбида титана, 79% карбида вольфрама. Применяют для обработки пластмасс, вязких металлов и сплавов. Твердость и теплостойкость выше, чем у первой группы.
3. Титанотанталокобальтовые (трехкарбидные). ТТ7К12 – 12% кобальта, 7% карбида титана и тантала. ТТ8К6 – 6% кобальта, 8% карбида титана и тантала остальное карбиды вольфрама. Применяют при наиболее тяжелых условиях резания стальных слитков, поковок, труднообрабатываемых сталей. От предыдущей группы отличаются: а) большой прочностью; б) лучшая сопротивляемость вибрациям и выкрашиванию.

 

                            Минералокерамика.

    Это синтетический материал, основой которой служит глинозем, подвергнутый спеканию при температуре 1720-1750 С. 
 
 
 

    Достоинства: а) высокая твердость HRC 91-93, б) высокая износостойкость и красностойкость (1200 С), в) отсутствует слипание с деталью.

    Недостаток  низкая прочность, хрупкость.

    Минералокерамика выпускается двух видов – белая керамика (ВЗ) и черная керамика (ВШ).

    ВЗ  состоит из 100% глинозема.

    ВШ  состоит из 60% глинозема и 40% тугоплавкие  металлы.

    Применяют минералокерамику для обработки сталей цветных металлов при безударной нагрузке.

    Чтобы устранить недостатки, в минералокерамику вводят вольфрам, молибден, никель. Полученные материалы будут называть керметами. Их используют для обработки труднообрабатываемых материалов.

    Абразивные  материалы – мелкозернистые или  порошковые вещества. Используют их для  изготовления абразивных инструментов – брусков, кругов.

    ВИДЫ:

    А) Естественные: кварцевый песок (корунд).

    В)Искусственные: электрокорунд(для обработки сталей и сплавов),

                         карбид бора (для притирочных  и доводочных работ),

                         карбид кремния (для вязких  металлов и сплавов) .

    

    Достоинства:

                         1)Высокая твердость

                         2)Износостойкость

                         3)Высокие скорости резания 
 
 

    Также в качестве режущего (инструментального) материала могут                                                                      

    быть   использованы  алмазы .

    Они делятся на природные и синтетические, на ювелирные и техниче-                                                                                                          

      ские . к техническим относятся мелкие синтетические алмазы раз-

    личной  прочности.

    АСН- алмаз низкой твердости.

    АСС-синтетический алмаз средней твердости.

    АСВ-синтетический алмаз высокой твердотси.

    Для того ,чтобы инструмент приобрел режущие свойства достаточ-

    но  алмаза в 1 карат  = 0,26 граммов. После  обработки алмазным

    инструментом  не требуется другой дополнительной обработки.

           Эльбор-это химическое соединение азота и бора, по твердости усту-

        пающее только алмазу.

        Применяется для различных режущих  инструментов при обрабоке

        прочных  материалов.

         Виды термической и химико-термической обработки металлов,

                                             их назначение. 

        Целью термической обработки  является изменение свойств металла

        или сплава, путем изменения его  структуры в результате теплового

        воздействия.

           Закалкой – называется вид  термической обработки, состоящий  из

        нагрева стали, выдержки и быстрого  охлаждения в воде, масле и  т.д.

 

    закалкой достигается повышение  прочности и твердости. После  закал-

        ки проводят отпуск.

            Поверхностная закалка – придание  наружной поверхности стали

        твердости на определенную глубину.Поверхностная закалка заключа-

        ется в нагреве электрическим током или газовым пламенем поверхно-

        стного слоя изделия до закалочной температуры с последующим ох-

        лаждением прогретого слоя.                                     

        Поверхностная закалка обеспечиает износоустойчивость и повышен-

        ную выносливость деталей машин и инструментов.

        Отпуск стали –вид термической обработки, заключающийся в нагреве

        Закаленной стали до определенной  температуры, выдержке при этой 

        температуре (обычно в течение  0,5-4часов) и последующим охлажде -   

        нием (чаще на воздухе).В результате отпуска металл получает требуе-

        мые механические свойства,освобождаетяся от внутрених остаточных

        напрежений.

        Отпуск стали применяют в сочетании  с нормализацией или закалкой.

     Стальные изделия подвергнутые закалкебез последующего отпуска,                             

        Как правило не применяются вследствии хрупкости и малой пластич-

        ности. Различают следующие виды отпуска:

        Низкий отпуск заключается в  нагреве деталей до температуры  120-250

        С .Применяется после закалки для деталей,прошедших цементацию,

        цианирование или поверхностную  закалку, а также для инструментов

        из углеродистой и легированной  сталей,но с сохранением их твер-сти.

        Средний отпуск, т.е. проводимый  при средних температурах нагрева

        (350-475С);применяется для пружин из хромованадиевой стали , для

        придания им упругости.

      

             Высокий отпуск заключается в нагреве до 400-650С;проходят изделия

        и детали ,испытывающие при эксплуатации большие динамические и

        вибрационные нагрузки.

        Режимы отпуска (температура нагрева  и условия охлаждения),т.е. про

        ведение его на воздухе или  с применением соответствующей охлажда-

        ющей жидкости, устанавливаются в зависимости от марки стали и

        предъявляемых технических условий.

        Отжиг-термообработка стали,чугуна и др. метеллов,состоящая в нагре

        ве,выдержке и охлаждении(обычно медленном) с целью снятия внутре                                  

        нних напряжений в металле,увелечения пластичности или вязкости, 
 

        улучшения структуры,электрических,магнитных или других свойств